3.2. Simulasi Sebelum Pemasangan Filter LCL
Sebelum dilakukan simulasi maka perlu menghitung besar tahanan R dan induktansi L pada rangkaian. Pada penelitian tegangan dc V
dc
a. V
diset:
dc
=50V
dm
b. V
karena kondisi terburuk yang terjadi pada penyearah.
dc
=V
dm
Perubahan tegangan dc V karena ingin melihat keadaan penyearah pada beban penuh.
dc
Tegangan input V pada penyearah terkendali didapatkan dengan
merubah sudut penyalaan, sedangkan pada penyearah PWM didapatkan dengan mengubah indeks modulasi m. Besaran penyearah terkendali dan penyearah PWM:
s
Daya Output beban P : 220 Volt
out
Frekuensi input : 50 Hz
: 2000 Watt
Tegangan output maksimal V
dm
Tegangan output dc V :
2 �√ 2 � � �
→ =
2 �√ 2 � 220 �
= 198 �
dc
ketika V
dc
=50V
dm
= 0,5 x V
dm
Arus output ketika V = 0,5 x 199 = 99 V
dc
=50V
dm
Arus output ketika V :
�
��
=
�
���
�
��
=
2000 99
= 20,20 �
dc
= V
dm
Tahanan beban R ketika V :
�
��
=
�
���
�
��
=
2000 198
= 10,10 �
dc
=50V
dm
Tahanan beban R ketika V :
� =
�
��
�
��
=
99 20,20
= 4,9 Ω = 5 Ω
dc
=V
dm
Induktansi beban L ketika V :
� =
�
��
�
��
=
198 10,10
= 19,6 Ω = 20 Ω
dc
=50V
dm
Induktansi beban L ketika V :
� =
�
�
2.�.�.�
→
� =
15 314
= 0,05 �
dc
=V
dm
: � =
60 314
= 0,2 �
Universitas Sumatera Utara
3.2.1. Simulasi pada beban R sebelum pemasangan filter LCL
Pada beban R, untuk menghasilkan tegangan output dc V
dc
sebesar 99 V dengan beban R sebesar 5
Ω, pada penyearah terkendali perlu diatur sudut penyalaan α sebesar 88° dari Gambar 3.1b, dan pada penyearah PWM perlu diatur indeks
modulasi m sebesar 0,49, induktansi input IGBT sebesar 7 mH, resistansi input IGBT sebesar 1
Ω dari Gambar 3.2b. Dengan memasukkan da ta simulasi tersebut didapatkan gelombang arus sumber dan spektrum harmonisa seperti pada Gambar 3.6.
a. Penyearah terkendali satu fasa full converter
b. Penyearah PWM satu fasa full bridge Gambar 3.6. Bentuk gelombang arus input dan spektrum harmonisa arus input
sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R= 5 Ω
Universitas Sumatera Utara
Data simulasi untuk penyearah terkendali satu fasa full converter Lampiran 1 dan
penyearah PWM satu fasa full bridge Lampiran 2
Tabel 3.1. Data arus harmonisa sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R=5
Ω pada penyearah terkendali satu fasa full converter dan penyearah PWM satu fasa full bridge
untuk beban R sebesar 5 Ω, dan
data setelah pengolahan dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Penyearah terkendali satu
fasa full converter Penyearah
PWM satu fasa full bridge
Arus harmonisa maksimum diizinkan
kelas D A Tegangan input V
s
220 V 220 V
Arus fundamental I
s1
26,21 A 66,87 A
THD
i
input 63,75
4,13 Arus input
harmonisa individual
A I
s3
10,94 2,33
2.3 I
s5
4,64 0,26
1.14 I
s7
4,14 0,08
0.77 I
s9
2,78 0,04
0.4 I
s11
2,77 0,02
0.33 I
s13
1,98 0,01
0.21 Arus input I
s
29,4 A 66,90 A
Tegangan output V
dc
99,7 V 99,36 V
Arus output I
dc
19,94 A 19,87 A
Efisiensi penyearah 30,74
13,42
Dari Tabel 3.1 memperlihatkan arus harmonisa dihasilkan penyearah terkendali satu fasa full converter dengan beban R sebesar 5
Ω semua orde harmonisa yang diizinkan standar IEC 61000-3-2. Sedangkan arus harmonisa yang dihasilkan penyearah PWM
satu fasa full bridge dengan beban R sebesar 5 Ω harmonisa ke-3 yang belum
memenuhi standar IEC 61000-3-2. Sehingga perlu pemasangan filter LCL untukmereduksi harmonisa pada kedua penyearah. Pada penyearah terkendali
Universitas Sumatera Utara
memiliki efisiensi sebesar 30,74 sedangkan penyearah PWM efisiensi sebesar 13,41.
Untuk menghasilkan tegangan output dc sebesar 198 V dengan beban R sebesar 20
Ω, pada penyearah terkendali diatur sudut penyalaan sebesar 0,1 °, dan pada penyearah PWM diatur indeks modulasi sebesar 0,2, induktansi input IGBT
sebesar 1 mH, resistansi input IGBT sebesar 0,01 Ω. Dengan data tersebut didapatkan
gelombang arus sumber dan spektrum harmonisa seperti Gambar 3.7.
a. Penyearah terkendali satu fasa full converter
b. Penyearah PWM satu fasa full bridge Gambar 3.7. Bentuk gelombang arus input dan spektrum harmonisa arus input
sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R= 20 Ω
Universitas Sumatera Utara
Hasil simulasi untuk penyearah terkendali satu fasa full converter Lampiran 3 dan penyearah PWM satu fasa full bridge Lampiran 4
untuk beban R ketika V
dc
=V
dm
Tabel 3.2. Data arus harmonisa sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R=20
Ω pada penyearah terkendali satu fasa full converter dan penyearah PWM satu fasa full bridge
beban R= 20 Ω dan data setelah pengolahan dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Penyearah terkendali satu
fasa full converter Penyearah
PWM satu fasa full bridge
Arus harmonisa maksimum diizinkan
kelas D A Tegangan input V
s
220 V 220 V
Arus fundamental I
s1
10,93 A 36,61 A
THD
i
0,48 input
3,86 Arus input
harmonisa individual
A I
s3
0,02 1,4
2.3 I
0,01
s5
0,18 1.14
I
s7
0,01 0,08
0.77 I
0,01
s9
0,01 0.4
I
s11
0,007 0,01
0.33 I
0,007
s13
0,01 0.21
Arus input I
s
10,93 A 36,64 A
Tegangan output V
dc
196,3 V 196,2 V
Arus output I
dc
9,82 A 9,81 A
Efisiensi penyearah 80,17
23,88
Dari Tabel 3.2 memperlihatkan tegangan output V
dc
dan arus output I
dc
yang sama pada penyearah terkendali satu fasa full converter dan penyearah PWM satu fasa full
bridge, arus harmonisa yang dihasilkan kedua penyearah pada beban R sebesar 20 Ω,
semua arus harmonisa di bawah arus harmonisa yang diizinkan standar IEC 61000-3- 2, sehingga tidak memerlukan pemasangan filter LCL . Penyearah PWM memiliki
efisiensi sebesar 23,88 dibandingkan efisiensi penyearah terkendali sebesar 80,17.
Universitas Sumatera Utara
3.2.2. Simulasi pada beban RL sebelum pemasangan filter LCL Pada beban RL, untuk menghasilkan tegangan output dc V
dc
sebesar 99 V dengan beban R sebesar 5
Ω dan L sebesar 0,05 H, pada penyeara h terkendali perlu diatur sudut penyalaan α sebesar 57°, dan pada penyearah PWM perlu diatur indeks
modulasi m sebesar 0,8, induktansi input IGBT sebesar 19 mH, resistansi input IGBT sebesar 1
Ω. Dengan memasukkan data simulasi tersebut maka didapatkan gelombang arus sumber dan spektrum harmonisa seperti pada Gambar 3.8.
a. Penyearah terkendali satu fasa full converter
b. Penyearah PWM satu fasa full bridge Gambar 3.8. Bentuk gelombang arus input dan spektrum harmonisa arus input
sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R= 5 Ω, L=0,05 H
Universitas Sumatera Utara
Data simulasi untuk penyearah terkendali satu fasa full converter Lampiran 5 dan penyearah PWM satu fasa full bridge Lampiran 6
Tabel 3.3. Data arus harmonisa sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R= 5
Ω L=0,05 H pada penyearah terkendali satu fasa full converter dan penyearah PWM satu fasa full bridge
untuk beban R sebesar 5 Ω dan L
sebesar 0,05 H dan data setelah pengolahan dapat dilihat pada pada Tabel 3.3.
Penyearah terkendali satu
fasa full converter Penyearah
PWM satu fasa full bridge
Arus harmonisa maksimum
diizinkan kelas D A
Tegangan input V
s
220 V 220 V
Arus fundamental I
s1
20,51 A 18,72 A
THD
i
input 19,47
14,51 Harmonisa
arus input individual
A I
s3
2,76 2,57
2.3 I
s5
1,68 0,78
1.14 I
s7
1,2 0,34
0.77 I
s9
0,93 0,26
0.4 I
s11
0,76 0,17
0.33 I
s13
0,65 0,13
0.21 Arus input I
s
20,84 A 19,52 A
Tegangan output V
dc
100,9 V 101V
Arus output I
dc
20,24 A 19,61 A
Efisiensi penyearah 44,54
46
Dari Tabel 3.3 memperlihatkan arus harmonisa untuk beban R sebesar 5 Ω dan L
sebesar 0,05 H, semua orde harmonisa yang dihasilkan penyearah terkendali satu fasa full converter melewati yang diizinkan standar IEC 61000-3-2. Sedangkan penyearah
PWM satu fasa full bridge hanya harmonisa ke-3 yang belum memenuhi standar IEC. Sehingga perlu pemasangan filter LCL untuk mereduksi harmonisa pada penyearah.
Universitas Sumatera Utara
Pada beban RL, untuk menghasilkan tegangan output dc V
dc
sebesar 198 V dengan beban R sebesar 20
Ω dan L sebesar 0,2 H, pada penyearah terkendali perlu diatur sudut penyalaan α sebesar 0,1° dan pada penyearah PWM perlu diatur indeks
modulasi m sebesar 0,1, induktansi input IGBT sebesar 1 mH, resistansi input IGBT sebesar 0,01
Ω. Dengan memasukkan data tersebut maka didapatkan gelombang arus sumber dan spektrum harmonisa seperti pada Gambar 3.9.
a. Penyearah terkendali satu fasa full converter
b. Penyearah PWM satu fasa full bridge Gambar 3.9. Bentuk gelombang arus input dan spektrum harmonisa arus input
sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R= 20 Ω, L=0,2 H
Universitas Sumatera Utara
Data simulasi pada penyearah terkendali satu fasa full converter Lampiran 7 dan penyearah PWM satu fasa full bridge Lampiran 8 untuk beban RL ketika V
dc
=V
dm
Tabel 3.4. Data arus harmonisa sebelum pemasangan filter LCL untuk beban R=20
Ω, L=0,2 H pada penyearah terkendali satu fasa full converter dan penyearah PWM satu fasa full bridge
dan data setelah pengolahan dapat dilihat pada pada Tabel 3.4.
Penyearah terkendali satu
fasa full converter Penyearah
PWM satu fasa full bridge
Arus harmonisa maksimum
diizinkan kelas D Tegangan input V
s
220 V 220 V
Arus fundamental I
s1
8,43 A 9,47 A
THDi input 45,38
35,61 Harmonisa
arus input individual
A I
s3
2,65 2,69
2.3 A I
s5
1,60 1,58
1.14 A I
s7
1,14 1,07
0.77 A I
s9
0,88 0,78
0.4 A I
s11
0,72 0,63
0.33 A I
s13
0,61 0,52
0.21 A Arus input I
s
9,14 A 10,39 A
Tegangan output V
dc
196,2 V 196,4 V
Arus output I
dc
9,22 A 9,23 A
Efisiensi penyearah 89,96
82,48
Dari Tabel 3.4 memperlihatkan arus harmonisa yang dihasilkan kedua penyearah untuk beban R sebesar 20
Ω dan L sebesar 0,2 H, semua orde harmonisa melewati arus harmonisa maksimum yang diizinkan standar IEC 61000-3-2. Sehingga perlu
pemasangan filter LCL untuk mereduksi harmonisa pada kedua penyearah. Efisiensi penyearah yang terjadi pada penyearah terkendali lebih besar sebesar 89,96
dibandingkan penyearah PWM hanya sebesar 82,48 untuk beban RL.
Universitas Sumatera Utara
3.3 Perhitungan Nilai Filter LCL
Kategori